河、湖岸线是人口密集区和社会经济活动强烈带，滨岸植被带是水域与陆地的缓冲过渡带，是自然健康河流的重要组成部分，具有固土护岸、拦截泥沙与固体废弃物、消纳面源污染物等重要生态功能，是河流、水库(湖泊)水体的最后一道生态屏障带^[1]。三峡库区在长江流域社会经济、生态屏障和水安全方面具有重要的战略地位。三峡工程运行以来已发挥了巨大的防洪、发电等综合效应，但工程的建设与运行和库区移民安置对库区及流域生态系统、地表过程和社会经济也产生了重大的影响，特别是水土流失、面源污染和消落带生态退化等问题引起社会广泛关注^[1-2]。党和国家要求把三峡库区建设成绿色电站和长江上游生态文明的示范样本，打造长江两岸绿色生态廊道，修复长江生态环境，推进长江经济带建设；但是由于我国农、林、水与环境部门管理分工体制的原因，河湖(库)消落带与缓冲带，一方面是管理与治理的盲区，重视不够，另一方面治理难度大，科技研发不足，缺乏成本低、效益高、实施简便的治理技术。

三峡水库水位涨落时间、频度和强度等调水节律变化极为剧烈，产生了落差30m的消落带^[3]。三峡水库消落带形成初期，在周期性高压淹水与高幅度干湿交替作用下，其植被群落、植被覆盖度、土壤理化力学特性等在短期内均发生了巨变^{[1, 4]}。在库水位周期性涨落、降雨径流冲刷和波浪淘蚀等共同作用下，消落带土壤侵蚀在蓄水初期非常剧烈^{[3, 5]}。笔者基于2006年三峡水库初期蓄水以来在消落带开展的科研实践工作，分析消落带土壤侵蚀侵蚀问题，综述消落带水土保持与生态重建技术研发现状，并探讨其发展趋势与研究展望，以期为三峡水库消落带的整治和管理提供借鉴。

三峡水库达到正常蓄水位175m之后，水库水位将在汛限水位145m和正常蓄水位175m之间周期性涨落(图 1)，在库周形成面积348.93km²的水库消落带，涉及重庆市、湖北省的26个县(市、区)^[6-7]。受水库水位调节的影响，消落带不同高程出露时间存在差异，据2006—2018年水位运行数据统计，消落带下部(145~160m)最长出露105d，消落带中部(160~170m)最长出露204d，消落带上部(170~175m)最长出露356d(表 1)。坡度 < 15°的缓平消落带面积可达217.30km²，占总面积的62.28%，>25°的陡峭消落带占总面积的14.58%。总体来看，奉节-秭归消落带以峡谷地貌为主，坡度陡峻，土质消落带面积较小、分布零散，奉节-江津消落带属于平行岭谷区，坡度较缓，是土质消落带的主要分布库段。

图 1(Fig. 1)

图 1 2006—2018年三峡水库水位运行图 Fig. 1 Water level operation of the Three Gorges Reservoir from 2006 to 2018

表 1(Tab. 1)

表 1 三峡水库消落带分布情况 Tab. 1 Distribution of riparian zone of the Three Gorges Reservoir 部位 Location 水位 Water level/m 出露月份 Emergence/Month 出露时间 Emergence time/d 不同坡度消落带的面积Area of riparian zone at different slope[6-8]/km2 ＜15° ≥15°~25° ＞25° 小计Sub-total 上部Upper 170~175 1—10 204~356 57.17 10.71 3.37 71.25 中部Middle 160~170 4—10 105~204 83.32 26.70 13.77 123.79 下部Lower 145~160 5—9 1~105 76.81 43.33 22.13 142.27 合计Total 217.30 80.74 50.88 348.93

表 1 三峡水库消落带分布情况 Tab. 1 Distribution of riparian zone of the Three Gorges Reservoir

土质消落带主要受土地利用与覆盖变化、降雨径流冲刷、波浪淘蚀等影响发生坡面侵蚀、崩塌等库岸再造过程。2008—2016年采用侵蚀针法对典型库段土壤侵蚀动态观测结果表明消落带土壤侵蚀模数远高于相同土地利用的库周坡地(表 2)。从多年平均土壤侵蚀模数来看，长江干流和支流消落带土壤侵蚀模数分别为5万4050t/(km²·a)和9191t/(km²·a)^[5]，达到库区平均土壤侵蚀模数3185t/(km²·a)^[9]的16倍和3倍以上。

表 2(Tab. 2)

表 2 消落带与上方库周紫色土坡地土壤侵蚀情况对比 Tab. 2 Contrast of soil erosion between riparian zone and slope-land around the Three Gorges Reservoir 区位 Location 研究区 Study area 土地利用 Land use 坡度 Slope/(°) 土壤侵蚀模数 Soil erosion modulus/(t·km-2·a-1) 研究方法 Method 数据来源 Data source 库周坡地Slope-land around the reservoir 万州Wanzhou 旱地Dryland 10.0 1217 径流小区观测Runoff plots observation 重庆市水土保持公报Chongqing Municipal Bulletin of Soil and Water Conservation[10] 旱地Dryland 15.0 1152 旱地Dryland 25.0 7860 奉节Fengjie 旱地Dryland 25.0 1023 草地Grassland 25.0 131 巫山Wushan 旱地Dryland 25.0 3838 渝北Yubei 草地Grassland 15.0 52 草地Grassland 15.0 47 忠县Zhong county 草地Grassland 10.0 2330 侵蚀针Erosion pins Shi等[11] 消落带Reservoir’s riparian zone 忠县干流Mainstream of Zhong county 草地Grassland 15.0 21340 侵蚀针Erosion pins Bao等[12] 草地Grassland 15.0 37794 旱地Dryland 15.0 64670 旱地Dryland 15.0 94887 裸地Bareland 15.0 92423 重庆库段干支流Mainstream and tributary of Chongqing 草地Grassland 15.6 32625 侵蚀针Erosion pins Su等[3], Bao等[5] 草地Grassland 15.9 9280 草地Grassland 19.3 12180 草地Grassland 24.0 10150

表 2 消落带与上方库周紫色土坡地土壤侵蚀情况对比 Tab. 2 Contrast of soil erosion between riparian zone and slope-land around the Three Gorges Reservoir

>5°的土质消落带坡地土壤侵蚀强烈，主要表现为波浪侵蚀和降雨径流侵蚀，也伴有崩塌等重力侵蚀出现；而在 < 5°的平缓消落带坡地，土壤侵蚀一般多发生在阶地前缘、田坎和陡坎部位，主要表现为波浪淘蚀引起的崩塌等重力侵蚀形式^[13]。同时，由于水库干流波浪发生频率与强度高于支流(图 2)，干流消落带土壤侵蚀模数是支流的6倍；从垂直分布上来看，干流消落带沿水位高程垂直差异显著，170~175m的土壤侵蚀最为剧烈，而支流消落带海拔梯度差异并不显著^[5]。

图 2(Fig. 2)

图 2 三峡水库170m高水位时干流与支流波浪参数对比 Fig. 2 Wave parameters of mainstream and tributary at 170m water level in the Three Gorges Reservoir

随着土壤-植被生态系统对淹水—出露—淹水交替过程的适应恢复，土壤侵蚀强度逐渐减小，2008—2016年的监测结果表明(图 3)，干流和支流消落带土壤侵蚀强度年均降幅分别达到4.1mm/a和1.7mm/a^[5]; 但浪涌与径流冲刷将对土质消落带持续作用，使消落带高强度的土壤侵蚀仍将存在一段时期，对消落带植被重建与生态修复产生重要限制作用。

图 3(Fig. 3)

图 3 2008—2016年三峡水库土质消落带土壤侵蚀强度变化 Fig. 3 Change of soil erosion intensity in earth-bank riparian zone of the Three Gorges Reservoir from 2008 to 2016

1) 原有陆生植物消亡或减少。三峡蓄水使消落带生态系统由陆生型演变为水陆交替控制型，原有植被逐步消亡演替。据调查，蓄水淹没植物120科358属550多种，维管植物种类下降近50%，科减少26.51%，属减少29.58%^[14]，且群落结构趋于简单^[15]，一年生草本占据优势^[16]。而一年生植被的固土能力弱于多年生植被^[17]; 因此，消落带植被变化使消落带土壤抗侵蚀性能降低。

2) 复合侵蚀营力多向交替作用。蓄水前降雨径流是消落带主要侵蚀营力，而蓄水后坡面侵蚀过程受控于降雨径流、波浪、水位消长和重力等多营力作用^[3], 造成消落带土壤颗粒受力方式有别于陆地坡面，不仅遭受顺坡和逆坡向的往复冲刷，而且承受库水托浮力、坡体内渗透压力、重力的内外交互共同作用。具体表现为：成陆期遭受降雨径流顺坡向侵蚀；而淹没期遭受波浪顺坡向爬升和逆坡向回流的往复淘蚀；同时，岸坡土体水分和地下水位动态变化使土体荷载增加与削减频繁交替，地下水形成渗流或碎屑流，土壤颗粒遭受潜蚀和重力下拉作用。

3) 消落带土壤理化力学性质巨变。土体随水位消长而发生大幅干湿交替，导致土壤结构、密度、孔隙度、pH、有机质与其他理化性质发生显著变化^[18]。同时，土壤力学特性发生劣化，土体抗剪强度随水分含量增加呈指数下降。消落带典型土壤干湿交替模拟试验研究^[19]表明：随干湿交替次数增加，紫色土刚度逐渐减小；随干湿交替幅度增加，抗剪强度迅速降低。

特大型水库对库区生态环境与社会经济发展的影响是国内外政府、社会和科学工程界关注的热点。消落带研究早期多集中在海岸和河流自然消落带，发达国家对水库消落带的研究重点在生态系统的动态观测及其演变过程等方面。欧洲长期观测研究表明水库消落带生态系统需要60年以上才能稳定^[20]。三峡消落带为反季节消落带，夏天成陆期光、热、雨资源集中，有较高的生产潜力和利用价值，因此国内很多学者对其利用开发模式进行了广泛的探索^{[2, 4]}。近年来开展了植被演替、适生植物筛选、植被恢复限制因素和恢复模式等方面的理论探讨和试验研究^[21-29]，在土壤基质保护、耐淹抗旱植物选育和植被组配等生态修复与重建方面取得了巨大进展，但尚未形成可推广应用的技术体系。

土壤与植被的关系常被喻为“皮”与“毛”的关系，“皮之不存，毛将焉附”，植被重建与生态修复首先要考虑土壤基质因子。与其他坡地对比，水库消落带土壤受高压淹水-高温出露干湿交替过程和浪涌侵蚀2个特殊因子影响，侵蚀剧烈。传统高标准的钢筋混凝土工程无疑可有效地稳固岸坡和保护土壤，但其成本高、景观效果差、不利于植物生长等缺点也非常突出；因此，采取半混凝土即柔性工程，或土质-植物工程技术成为一种“自然工法”固土护岸趋势，以促进植被与土壤的良性互动。主要是通过微地形改造，构建陡坡固土挡护、坡面植生护坡等系统，比如实施碎石覆盖护坡^[30]、消浪植生型生态护坡^[31]、基塘工程^[32]、生态袋、串珠式柔性护坡等技术，有效保育植物生长基质条件。此外，三峡水库消落带有62%左右为 < 15°的旱地或台地，而这些平坝或缓平梯地在夏季水位下降后容易形成局部性的滞留水体，自然排水过程缓慢，防碍植被恢复对消落带有限出露时间的有效利用，同时也带来景观和库周人居卫生环境破坏，需开挖快速排水沟渠系统进行落水排干。

筛选适生物种是消落带生态重建的关键，相关研究表明用多年生草本植物进行生态重建较为经济、高效^[28]。笔者研究团队依托近年承担的10多项国家科研项目，与其他科研院所联合攻关，于2007年开始在忠县库段消落带开展了适生植物筛选及生态重建的试验示范，筛选出抗旱耐淹且具护坡效应的狗牙根(Cynodon dactylon)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa (L. f.) R.Br.)、野古草(Arundinella anomala)、桑树(Morus alba L.)、柳树(Salix babylonica)、池杉(Taxodium ascendens Brongn.)、睡莲(Nymphaea L.)、黄花鸢尾(Iris wilsonii C. H. Wright)、荷花(Nelumbo nucifera)等10余个植物品种^{[15, 23]}。国内其他学者也筛选出了菖蒲(Acorus calamus L.)^[24]、湿地松(Pinus elliottii)^[25]、秋华柳(Salix variegata)^[26]、宜昌黄杨(Buxus ichangensis)^[27]、香根草(Vetiveria zizanioides)^[28]、香附子(Cyperus rotundus)^[29]等适生植物；但植物对消落带特殊环境的适应需长期观测验证，适生植物的筛选将是一个长期持续、动态调节的过程。已有研究表明某些植物经历多次淹水周期后其优势地位正逐渐减弱，在物种筛选时需重视对植物群落的动态调查分析和长期生物学特性观察^[23]；除此之外，还应根据消落带淹没—出露节律、立地条件及其区位生态服务功能，以水陆两栖、根系发达、截污能力强、生物量可回收利用和景观效果优良的乡土植物物种为主，因地制宜、合理配置。近年实践中主要采用单一植物、乔木混交、乔灌混交、乔(灌)草混交、乔木与水生植物混交等5种组配模式。

考虑不同生态型物种对消落带不同海拔生境条件的适应性差异，相关研究认为应按海拔区间来配置不同生态型的适生植物^{[21, 33]}，即依据淹水时间、深度的差异来进行消落带植物空间配置。目前已有国内学者提出了不同海拔区间的乔灌草垂直配置模式，明确了乔灌草立体配置、灌草复合种植和草本植物混交配置的构建原则、适宜海拔区间和植物品种组成^[33]。笔者研究团队在重庆忠县库段消落带开展了10余年的试验示范，利用适生深根系乔(灌)木和浅根系多年生草本为植物材料，考虑地形因素和生态景观需要，缓坡部位配置浅根系多年生草本，陡坡部位复合配置深根系乔灌和浅根系草本，提出了不同生态型植被的海拔分区配置模式：145~155m播种一年生和多年生草本，如毛马唐(Digitaria chrysoblephara Fig.)、千金子(Leptochloa chinensis (L.) Nees)、狗牙根等，构建短期消落带植被，在退水后能够完成生活史，靠土壤种子库或者克隆繁殖扩散实现种群更新；155~165m种植狗牙根、扁穗牛鞭草、双穗雀稗等多年生草本，主要通过克隆生长保持种群数量；165~173m种植桑树、秋华柳、池杉等乔灌植物，林下套种多年生草本或水生景观植物；173~175m种植柳树、池杉、落羽杉(Taxodium distichum (L.) Rich.)、桑树、秋华柳等乔灌植物，林下套种多年生草本或水生景观植物。目前，示范区内旱柳(Salix matsudana Koidz)、池杉、扁穗牛鞭草、狗牙根、荷花等长势良好，植被覆盖率超过90%。

三峡水库周边人口密集且拥有长江黄金航道，水库消落带多有农业利用、景观发展的需求；同时，消落带位于水库水域和陆地生态系统的过渡区域，是库周坡地径流污染物进入水库水体的最后一道生态屏障，具有巨大的生态服务功能：因此，在发挥植被固土护岸功能的基础上，对其生态重建还有拦沙截污、美化景观等现实需求。基于以上认识，结合土质消落带地形条件及区位特性，国内学者充分考虑区域生态服务功能与生态环境问题区域分异规律，利用林草植被恢复、简易工程护岸、人工湿地构建等手段，形成了多种生态治理综合模式。

1) 自然恢复模式。主要适用于距城镇或景点较远、受人类活动干扰较少或交通不便的区域。主要技术措施为保护自然状况，避免人类活动干预，利用土壤种子库，促进其自然发育^[21-22]。

2) 景观植被生态恢复模式。主要适用于码头、旅游景点、城乡集镇居民点周边。主要技术途径是按照重塑沿岸植被景观和生态缓冲功能要求构建植被生态系统^{[21, 32-33]}，利用有观赏价值的乔灌草植被，沿海拔梯度进行草本(145~165m)、乔灌草混交(165~175m)等种植，并辅以串珠式柔性护坡技术、生态袋、植生砖等简易工程措施对土壤基质强化防护；同时利用平缓台地或原有水田，构建水生植物观赏型人工湿地。

3) 分区固土护岸模式。主要适用于坡度较陡、植被覆盖低、土壤侵蚀剧烈，且对周边库岸稳定、人民生命财产安全潜在危害较严重的区域。主要技术途径是按照固土护岸和保护生态环境的要求构建植被生态系统，沿海拔从低到高依次种植一年生和多年生草本、灌木和乔木(或乔灌草混交)，并结合防冲刷生态型护坡、柔性串珠式护坡、植生砖等半混凝土护坡技术，最大限度的降低波浪冲刷，维持植物生长必要的土壤基质条件，形成乔灌草立体结构，实现生物-工程相结合的生态防护^{[21, 31]}。

4) 生态湿地拦沙截污模式。主要适用于坡长较长、植被覆盖低且消落带上方存在集中成片农村农业活动的区域。主要技术途径是选择水淹耐受能力强、具有减污固污的湿地植物^[22]，构建乔灌草复合缓冲型拦沙截污湿地生态系统。

5) 季节性环境友好利用模式。主要适用于地势平缓、土壤较厚、淹水前为水田或旱地的区域。主要技术途径是实施免耕、控肥等有机农业种植方式，对消落带160m以上的土地进行季节性利用^{[21, 34]}。如在160~165m区域布局生产周期较短的绿叶菜、短季作物等；在165~175m区域布局长生产周期的桑树、经济或粮食作物等。

6) 生态渔业饲草种植模式。主要适用于支流库湾。主要技术途径是利用优质速生牧草，恢复消落带植被，形成草食性鱼类的天然草料^[35]，促进三峡库区天然生态渔场建设。

当前，三峡水库消落带面临着生物多样性锐减、生态系统受损、土壤侵蚀加剧等生态环境问题，影响水库安全运行与库区生态安全。消落带生态系统形成时间较短，目前正经历强烈的库岸再造、生态系统演变、景观重塑等过程，结构功能尚不稳定，其地貌过程与生态重建研究还处于起步阶段，相关理论、实践研究将需要一个长期持续性的过程；因此，针对三峡水库蓄水初期土质消落带涌现出的土壤侵蚀问题，结合相关研究成果与实践经验，对消落带水土保持与生态重建提出如下建议。

1) 消落带植被重建需根据区位生态服务功能需求和地形条件因势利导提出不同的重建途径，探索高效固土截污植物筛选及配置技术，研发高效稳固的植被生境构筑技术，构建消落带植被生态系统以改善其环境结构和生物组成，并探索植物回收利用途径，避免二次污染，同时对植被-土壤生态系统进行定位监测，以优化植物品种和植被重建方式，为消落带治理和水质保护提供技术支撑，

2) 加强消落带土壤侵蚀过程的长期观测研究，明确降雨径流、波浪和重力等外营力复合侵蚀过程的发生发展规律和空间分布格局，并进行消落带土壤侵蚀跟踪监测，动态评估消落带植被水土保持效益，为消落带生态重建提供基础数据支撑。

3) 针对消落带受损情况、脆弱性与功能需求，研发相应防治或重建措施，探索分区分阶段生态缓冲带建设方案，并加强开展生态缓冲带规模、结构与功能研究。

4) 开展三峡水库消落带生态屏障构建试验示范工程。三峡水库消落带具有重要生态区位，建议设立科技专项对消落带适生植物进行筛选、栽培和组配的技术研发，开展试验示范工程建设，为“长江流域重大生态修复工程”“推动长江经济带发展项目”和“长江两岸造林绿化”提供技术支撑。